一種新型鎂合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種新型儀合金，該儀合金為一種新型中間合金，本發(fā)明特別設(shè)及一 種用于汽車零部件用的新型儀合金，W及一種用于制備該儀合金的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 儀合金是W儀為基礎(chǔ)并添加其他元素烙煉而成的合金，其具有密度低、比強(qiáng)度和 比剛度高、減震性能好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好、加工性能良好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此是航空器、航天 器和火箭導(dǎo)彈制造工業(yè)中普遍使用的輕質(zhì)金屬結(jié)構(gòu)材料。但同時(shí)，儀合金操作易于氧化燃 燒、耐熱性差、耐蝕性能差、在潮濕空氣中容易氧化和腐蝕等缺陷，因此作為零部件使用前， 表面需要經(jīng)過(guò)化學(xué)處理或涂漆。另外，儀的密度比侶輕，比重為1.8,強(qiáng)度也較低，只有200~ 300M化，因此主要用于制造低承載力的零部件。因此，只有進(jìn)一步提高其強(qiáng)度等力學(xué)性能， 儀合金才能用作需要較高承載能力的部件，在更大范圍，特別是汽車工業(yè)領(lǐng)域中得到進(jìn)一 步應(yīng)用。
[0003] 常規(guī)的烙煉法在生產(chǎn)制造儀合金部件過(guò)程中，由于儀元素性質(zhì)活潑，在高溫下易 氧化、燃燒，蒸汽壓高，容易蒸發(fā)損失等問(wèn)題，需要進(jìn)行氣氣保護(hù)，通過(guò)控制壓力來(lái)避免儀元 素的損傷，操作過(guò)程復(fù)雜。近年來(lái)興起的粉末冶金方法具有能夠最大限度地減少合金成分 偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織，且生產(chǎn)普通烙煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的 材料和制品等優(yōu)勢(shì)，日益受到青睞。
[0004] 碳化鐵TiC具有烙點(diǎn)高、導(dǎo)熱性能好、硬度大、化學(xué)穩(wěn)定好、不水解、高溫抗氧化性 好等優(yōu)點(diǎn)，高純度的碳化鐵粉末通常由Ti化與炭黑在通氨氣的碳管爐或調(diào)頻真空爐內(nèi)于 1600°C~1800°C高溫下反應(yīng)制得。由于碳化鐵硬度、高溫強(qiáng)度等力學(xué)性能良好，因此它成為 硬質(zhì)合金的重要生產(chǎn)原料，通常用于制造耐磨材料、切削刀具材料、機(jī)械零件、W及烙煉錫、 鉛、儒、鋒等金屬的相蝸。但目前采用碳化鐵顆粒來(lái)改善儀合金力學(xué)性能的報(bào)道鮮見(jiàn)。
[0005] 另外，稀±元素被稱為合金的"維生素"，通過(guò)向合金中加入不同種類的適量合金 元素，能夠顯著提高合金的性能，特別是取得某些方面，例如聲光電磁等方面的特殊性能， 因此廣泛應(yīng)用于電子、石油化工、冶金、機(jī)械、能源、輕工、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。但目前采 用稀±元素來(lái)改善儀合金力學(xué)性能的報(bào)道鮮見(jiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的發(fā)明人鑒于W上所述，提出了采用粉末冶金的方法，通過(guò)向儀基合金中 添加碳化鐵顆粒和稀±元素來(lái)獲得新型儀合金，W提高儀合金的力學(xué)性能，擴(kuò)大儀合金的 使用范圍。
[0007] 具體地，本發(fā)明通過(guò)W下方式實(shí)現(xiàn)了上述目的：
[000引根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種儀合金，其具有如下成分：
[0009] P: 12.5-17% (質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）；TiC: 1.5-2% ;稀±元素:0.1-0.25%。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的儀合金，所述稀±元素中La和Ce的合計(jì)含量為45- 50%。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的儀合金，所述稀±元素中Mg含量為80-85%。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，提供了一種用于生產(chǎn)W上所述的新型儀合金的方 法，其包括W下步驟：
[0013] 步驟一 規(guī)定的質(zhì)量百分比準(zhǔn)備儀粉、赤憐粉、碳化鐵及稀±元素；
[0014] 步驟二:在10~20°C的條件下將所述粉末混合攬拌，攬拌時(shí)添加適量的無(wú)水乙醇， 攬拌時(shí)間為10-15分鐘；
[0015] 步驟Ξ:將攬拌均勻的粉末置入2公斤容量的模具中，壓制成巧塊并烘干，壓制時(shí) 溫度在25~35°C，壓力在65-70KN;
[0016] 步驟四：將制作完成的所述巧塊置于真空加熱爐中，并充入Ar，使加熱爐處于真空 狀態(tài)下，壓力保持在4.5 X 1〇-中aW下，將加熱爐升溫至500-550°C，保溫1-2小時(shí)；
[0017] 步驟五:將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻獲得成品。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述制造儀合金的方法中，進(jìn)一步，所述儀粉為100-150 目。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述制造儀合金的方法中，進(jìn)一步，所述赤憐粉為100-150 目。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述制造儀合金的方法中，進(jìn)一步，所述碳化鐵的粒徑 為300皿-350皿。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述制造儀合金的方法中，進(jìn)一步，所述稀±元素中La 和Ce的合計(jì)含量為45-50質(zhì)量％。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述制造儀合金的方法中，進(jìn)一步，所述步驟二中溫度 為 15°C。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述制造儀合金的方法中，進(jìn)一步，所述步驟Ξ中的溫 度為30°C。
[0024] 通過(guò)W上技術(shù)方案，本發(fā)明提供了一種新型儀合金，在保證拉伸率的情況下，其強(qiáng) 度和硬度得到明顯的改善，能夠用于制造某些需要比較高的承載能力的部件，在汽車等領(lǐng) 域中具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1是本發(fā)明的儀合金的制備過(guò)程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[00%]該儀合金通過(guò)W下制造方法獲得：
[0027] 步驟一:在常規(guī)條件下按照表1所示的質(zhì)量百分比準(zhǔn)備儀粉、赤憐粉、碳化鐵及稀 上元素。
[0028] 步驟二:在15°C左右的條件下將規(guī)定比例的四種粉末混合攬拌，攬拌時(shí)添加適量 的無(wú)水乙醇;攬拌時(shí)間為10-15分鐘。
[0029] 步驟將攬拌均勻的粉末置入2公斤容量的模具中，壓制成小塊并烘干;壓制時(shí) 溫度在30°C左右，壓力在65-70KN。
[0030]步驟四：將制作完成的小塊放置在真空加熱爐中，并充入99.999%純度惰性氣體 Ar，使加熱爐處于真空狀態(tài)下，壓力應(yīng)保持在4.5Χ10-中aW下;將加熱爐升溫至500-550°C， 保溫1-2小時(shí)。
[0031 ]步驟五:將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻，并包裝入庫(kù)。
[0032] 通過(guò)W上步驟所獲得的儀合金錠的具體成分如下：
[0033] 表1:本發(fā)明所設(shè)計(jì)的各比較例和實(shí)施例的儀合金的成分組成
[0034]
'[0035]另外，本發(fā)明通過(guò)如上所述的方法進(jìn)一步制備了下表2所示的儀合金錠，其組成和 含量與實(shí)施例4相同，所不同的是，實(shí)施例5中在步驟二在10°C的溫度下進(jìn)行混合攬拌，在步 驟Ξ中在25°C的條件下進(jìn)行壓制，采用100目的儀粉、100目的赤憐粉、粒徑300WI1的碳化鐵、 La和Ce的含量為45質(zhì)量％的稀±為原料;而實(shí)施例5中在步驟二在20°C的溫度下進(jìn)行混合 攬拌，在步驟Ξ中在35°C的條件下進(jìn)行壓制，采用150目的儀粉、150目的赤憐粉、粒徑350μπι 的碳化鐵、La和Ce的含量為50質(zhì)量％的稀±為原料。
[0036] 表2:本發(fā)明的實(shí)施例的5~6的儀合金的成分組成
[0037]
[0038] 在按照W上成分制得儀合金材料之后，對(duì)所得材料的中部取材，經(jīng)德國(guó)布魯克公 司產(chǎn)型號(hào)為S2PUMA的XRF(X射線巧光光譜分析)檢驗(yàn)確保其成分含量在誤差范圍內(nèi)符合要 求之后，對(duì)其采用電火花切割的方式進(jìn)行取樣，得到拉伸試樣，并采用砂紙磨去電火花切割 影響層，并進(jìn)一步分別采用400目、600目、800目、1200目、2000目砂紙打磨之后進(jìn)行拋光處 理。之后，采用WDW-500E/600E微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)W3mm/min的拉伸速度對(duì)上述合金 分別測(cè)拉伸強(qiáng)度與拉伸率。另外，采用維氏硬度計(jì)，WHV10/20(在10kg力下施壓20秒)進(jìn)行 維氏硬度測(cè)量。
[0039] 所得力學(xué)性能具體結(jié)果如下表3所示：
[0040] 表3:所得儀合金的力學(xué)性能
[0041]
[0042]
[0043] 由表3可見(jiàn)，通過(guò)向儀合金中添加1.5~2質(zhì)量％的碳化鐵和0.1~0.25質(zhì)量％的稀 ±元素，與不含有碳化鐵和稀±元素的儀合金相比，力學(xué)性能，特別是強(qiáng)度得到了顯著提 高，從原來(lái)的200~300MI^提高至330~415MPa。
[0044] 關(guān)于W上所述的儀器及操作步驟和參數(shù)，應(yīng)理解的是，其為描述性而非限定性的， 可通過(guò)等價(jià)置換的方式在W上說(shuō)明書(shū)及權(quán)利要求所述的范圍內(nèi)做出修改。即，本發(fā)明的范 圍應(yīng)參照所附權(quán)利要求的全部范圍而確定，而不是參照上面的說(shuō)明而確定。總之，應(yīng)理解的 是本發(fā)明能夠進(jìn)行多種修正和變化。
[0045] 產(chǎn)業(yè)上的實(shí)用性
[0046] 本發(fā)明獲得的含有Mg-P-TiC-稀上四元素的中間合金，與傳統(tǒng)的儀合金材料相比， 強(qiáng)度200~300MI^提高至330~415MPa，硬度和拉伸率也得到明顯改善，可應(yīng)用于汽車零部 件的生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鎂合金，其具有如下成分： P: 12.5-17質(zhì)量％ ;TiC: 1.5-2質(zhì)量％ ;稀土元素:0.1-0.25質(zhì)量％，余量為Mg及不可避 免的雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金，其特征在于，所述稀土元素中La和Ce的合計(jì)含量為 45-50 質(zhì)量 ％。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鎂合金，其特征在于，所述Mg含量為80-85質(zhì)量％。4. 一種用于生產(chǎn)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的鎂合金的方法，其包括以下步驟： 步驟一：以權(quán)利要求1中所述質(zhì)量百分比準(zhǔn)備鎂粉、赤磷粉、碳化鈦及稀土元素； 步驟二:在10~20°C的條件下將所述粉末混合攪拌，攪拌時(shí)添加適量的無(wú)水乙醇，攪拌 時(shí)間為1〇_15分鐘； 步驟三:將攪拌均勻的所述粉末置入2公斤容量的模具中，壓制成坯塊并烘干，壓制時(shí) 溫度在25~35°C，壓力為65-70KN; 步驟四：將制作完成的所述坯塊置于真空加熱爐中，并充入氬氣，使加熱爐處于真空狀 態(tài)下，壓力保持在4.5 X 10_3Pa以下，將加熱爐升溫至500-550°C，保溫1-2小時(shí)； 步驟五:將加熱完成之后的合金錠隨加熱爐自然冷卻獲得成品。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述鎂粉為100-150目。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述赤磷粉為100-150目。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述碳化鈦的粒徑為300μπι-350μπι。8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述稀土元素中La和Ce的合計(jì)含量為45-50質(zhì)量％。9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟二中的溫度為15°C。10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟三中的溫度為30°C。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種新型鎂合金，其包含：P：12.5-17質(zhì)量％；TiC：1.5-2質(zhì)量％；稀土元素：0.1-0.25質(zhì)量％，余量為Mg及不可避免的雜質(zhì)。與傳統(tǒng)的鎂合金材料相比，強(qiáng)度由200～300MPa提高至330～415MPa，硬度和拉伸率也得到明顯改善，可應(yīng)用于汽車零部件等需要較大承載能力的部件的生產(chǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明還涉及一種用于生產(chǎn)該新型鎂合金的方法。
【IPC分類】C22C1/05, C22C23/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105506425
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510727380
【發(fā)明人】陸海榮, 孫飛, 趙勇
【申請(qǐng)人】蘇州天兼新材料科技有限公司
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年10月30日